水冷板制造：材料和工艺

​一、引言

电子产品的一个重要问题是需要管理的热量释放。每个电子设备都必须经过散热过程，以便组件的使用寿命更长。

这种没有适当散热机制的电子设备最终会过热，甚至不会持续很长时间，因为热量会影响它们的耐用性。

为了解决过热问题，大多数行业在其设备中使用水冷板，或者说液态冷板，确保热量从组件中带走并冷却，以获得更好的耐用性和性能。

不同种类的水冷板采用多种材料制成，并具有不同的制造工艺。在下面的指南中，您将了解有关水冷板的许多知识，因此让我们阅读下文。

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二、水冷板制造所用材料

制造水冷板的不同材料作为水冷板的应用具有不同的优缺点。您可以阅读以下内容以了解更多信息。

铜

铜是电子领域最好和最常用的材料之一;因此，当谈到水冷板时，铜被广泛考虑。它的一些优点和缺点如下：

优势：

● 铜可以快速传递热量，这就是为什么它具有出色的导热性。

● 水冷板有时用于高腐蚀性环境。因此，它们需要铜等材料，这种材料具有耐腐蚀性并使设备使用寿命长。

● 铜是一种延展性金属，因此将其塑造成多个简单和复杂的几何形状相对容易，使其适用于水冷板。

弊

● 与其他材料相比，铜的成本很高，而且由于价格昂贵，因此使用铜制造的液态冷板也很昂贵。

● 铜本身的重量很重，这使得它所使用的设备很重，这可能不适合某些系统。

不同的铜合金可用于制造液态冷板，如 C11000，它是纯铜，具有出色的导热性。使用的另一种铜合金是 C12200，它也含有少量磷，并提供无缝耐腐蚀性。

铝

水冷板甚至用铝制成，铝也有一些优点和缺点，下面讨论：

优点：

● 具有良好的导热性。

● 重量轻，因此整个冷却系统的高度不会增加。

● 铝的成本低于铜;因此，水冷板的成本也降低了。

弊：

● 如果与其他冷却液接触，最终可能会生锈。

● 铝的延展性小于铜;因此，不可能实现所有形状。

铝有不同的合金，包括具有优异机械性能的 6061 和具有无缝成形性的 3003。

其他材料

石墨和不锈钢是用于制造液态冷板的两种材料。石墨以其轻质和非腐蚀性而闻名，而它并不广泛使用并且容易开裂。

另一方面，不锈钢具有无与伦比的强度和耐腐蚀性;然而，它的成本高于铝，并且缺乏导热性。

三、水冷板制造工艺

制造水冷板涉及不同种类的过程，下面将讨论这些过程：

挤压

挤压工艺涉及通过在模具中形成所需的材料来制造水冷板。该过程使用一定的温度，然后使用高压来迫使材料达到所需的金属轮廓。

挤出过程相对较快，而且价格实惠。此外，与其他工艺相比，它允许制造多种形状和尺寸。但是，它仅限制了横截面形状的覆盖，可能不适合复杂的设计。

据观察，挤压水冷板用于航空航天和汽车应用，因此一些计算设备甚至包含它们。

加工

机加工是一种用于制造水冷板的减材制造工艺。取出一块所需材料，通过该块去除材料，并形成水冷板。

加工过程非常灵活，可以制造不同种类的形状。此外，制造的零件的表面光洁度相对较高。然而，它既昂贵又缓慢。此外，它最终会浪费大量材料。

使用机器制造的水冷板主要用于电力电子和国防工业。

粘 接

粘接过程涉及将两种或多种材料连接在一起。在制造水冷板时，使用粘合剂将金属板连接在一起。

粘接是一种非常灵活的水冷板制造方法，具有较高的尺寸精度和更好的表面光洁度，但价格昂贵且需要大量时间。

粘接用于制造用于医学和军事应用领域的液体板。

增材制造

在增材制造中，水冷板是逐层制造的，全部通过计算机软件控制的过程完成。它具有非常灵活的工艺，甚至可以使用它轻松制造复杂的形状;此外，它还提供快速且经济实惠的生产。

另一方面，最终水冷板的机械性能可能不比其他工艺好，而且该工艺存在尺寸限制。

增材制造水冷板制造用于许多研究应用，主要用于航空航天领域。

四、液态冷板制造中的设计考虑因素

在制造过程中，设计水冷板需要考虑许多因素，其中一些设计考虑因素如下：

流体流动优化

液体冷却液必须流过水冷板;因此，它流动得越好，效率就越高。因此，在制造水冷板时，通道设计、压降和流速是主要考虑因素之一。

通道设计需要能够最大限度地传递热量，并且还必须优化流速，以确保冷却液流动时的速度达到标准。同样，需要将压降降至最低，以减少冷却液泵的工作量。

热性能

液态冷板的热性能至关重要，因为热性能越高，传热的速度就越快。在这种情况下，传热系数有助于确保冷却液和液态冷板之间的热量传递。在确保材料能够承受高热压后，还需要选择材料。

机械注意事项

液态冷板必须足够坚固，以应对各种压力和温度。有时在电子设备中使用时，它们会承受大量的热量、压力甚至振动;因此，在这种情况下保持稳定至关重要。

制造可行性

制造可行性包括两个方面：成本和制造的难易程度。水冷板的设计应使其易于制造过程，并且需要在不影响水冷板质量的情况下将冷板的成本降至最低。

五、液态冷板制造中的质量控制与检测

一旦制造出水冷板，就必须对其进行质量控制测试，确保在制造过程中不会留下任何缺陷。

无损检测

无损检测方法包括X射线检测、泄漏检测和压力检测。X 射线有助于识别冷板中的内部缺陷，例如裂缝或空隙。压力测试有助于确保液态冷板能够承受压力，泄漏测试可识别冷板中可能泄漏冷却液的任何泄漏。

破坏性测试

破坏性测试包括两个方面，一个是机械测试，一个是热性能测试。机械测试过程可以密切关注水冷板的强度和硬度。热测试有助于测量冷板的散热能力。

质量控制措施

质量控制措施有助于评估水冷板的制造过程，包括密切关注过程并确保其符合要求的标准。另一方面，检查协议被认为用于评估水冷板中的缺陷在发送给客户之前是否被检测和修复。

六、水冷板制造的进展与趋势

水冷板已成为大多数电子产品的重要组成部分，因此其制造领域正在迅速发展。在这种制造中观察到的一些高级趋势如下所述：

● 水冷板制造商期待探索更适合制造这些板材的新材料。他们寻找具有更好强度和导热性且耐腐蚀的材料。

● 水冷板的制造工艺也在快速改进，采用微纳加工、激光切割、3D打印等技术制造出效果较好的复杂水冷板。

● 水冷板制造商甚至期待制造行业特定的水冷板，并迎合不同行业的定制要求。许多行业都需要这种经受极端温度的水冷板，而这里并不是所有种类的水冷板都能很好地工作。

七、结语

水冷板是许多电子电器中非常重要的一部分;因此，它们的制造必须格外小心，以有效地实现其目的。

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